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电力电子变换器的小世界网络特性及其故障分析

彭锦凤  
【摘要】: 电力电子变换器广泛应用于工业、军事、航空航天等重要领域,是电源系统和各种动力、控制系统不可或缺的一部分。研究电力电子变换器的故障诊断技术,对于提高系统的可靠性,保证装备的可用性具有重大、现实的经济和军事意义。 小世界网络理论应用于电力电子变换器故障诊断分析,是一种初步的探索,正处于发展阶段,它也是近十年发展起来的能够准确描述复杂系统行为的重要理论,通过在以往的规则网络当中加入随机网络特性,真实地反映了实际网络的运行规律。由于电力电子变换器的复杂性和规模不断增加,而且在电能的二次变换和利用中起着越来越重要的作用,因此,有必要利用当前在复杂网络方面的理论成果,从一个新的角度研究电力电子变换器的结构和稳定性等相关问题。本文从电力电子变换器结构特性的角度,对电力电子变换器的小世界网络特性以及利用小世界网络理论对电力电子变换器的结构性故障、连锁故障进行了研究分析,并得出了一些非常有用的结论。 本文主要成果如下: (1)建立了各种类型电力电子变换器的小世界网络模型,通过计算网络模型的特征参数,分析了各种变换器的小世界网络特性的特点,得出:1电力电子变换器这类节点数较少的网络,当节点数达到一定规模时,有可能存在小世界网络特性;2虽然电力电子系统的主电路不具备小世界特性,但将外围控制电路一并考虑时,电力电子系统因节点数增加变成具有小世界特性的网络。 (2)研究了基于小世界网络模型的电力电子变换器的结构性故障特点。当电力电子变换器出现结构性故障时,提出了故障情况下的小世界网络模型的建模方法,通过与变换器正常工作情况下的特征参数比较,得出了变换器在断路和短路故障情况下的网络特征参数的特点。 (3)研究了小世界网络模型下的电力电子变换器连锁故障特点。通过随机攻击模式、基于节点度数的连锁攻击模式、基于节点介数的连锁攻击模式三种连锁故障分析方法,分析了变换器在这三种连锁攻击模式下的故障特点。


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